首页 >> 物理 >> 文章

作者:糖匪

小姬,以及科学松鼠会老朋友韩松老师和作者同行,让我们通过他们的眼睛,瞧瞧刚刚落成主体工程的500米口径球面射电望远镜。这个大家伙简称为FAST,建成后将成为世界上最大单口径望远镜。

p35406316

无论是从FAST的圈梁走向“锅底”,还是从地面走向太空,这都是一条很长的路。在贵州的群山中,地球“巨耳”,500米口径球面射电望远镜FAST已经开始聆听宇宙遥远的过去,寻找外星人的踪影。

与这座置身群山怀抱中的巨型人工造物相比,人类是如此渺小,而FAST也只是浩瀚星辰间的一个点。但正是对宇宙追根究底的执着,让我们不断聆听那些跨越广袤空间而来的天籁。

p35405649

通向世界上最大的单口径射电望远镜的路径有两条。向上,或者向下。

FAST,500米口径球面射电望远镜置身于贵州平塘县克度镇大窝凼洼地,群山环抱中,只有经得住山路颠簸才可以抵达。

7月3日,登上FAST的白色圈梁,站在相当于50层楼高的半空,我实地见证了FAST最后一块反射面板准确落入“锅中央”指定位置安装成功,世界上最大单口径望远镜主体完工。在为了庆祝完工放飞的彩色氢气球映衬下,相当于30个足球场或者8个鸟巢大小的望远镜反射面显得更加壮阔雄伟。突破了射电望远镜的百米极限的FAST,整个反射面口径为500米,由4450块反射面板组成,每块反射面板的背后都有钢索牵拉,实时形成一个300米直径的瞬时抛物面,并通过这个300米的抛物面来汇聚电磁波,好像一个巨形大锅里套着一个可以移动的大碗。

006bSrEBjw1f5jzvgf3dqj30hs0bvjs9

【气球从底部升起的瞬间(by 小姬)】

自古至今,所有巨型的人工造物都让人类热血贲张。这只置身群山怀抱中聆听宇宙天籁的锅型巨耳也不例外。摄像机、相机、话筒,媒体记者们分布在周长1600米的环形圈梁上,为了抓取望远镜主体完工的重要瞬间。人们纷纷感慨惊叹着。被反射面板和它上面银色发亮的馈源舱吸引了全部注意力的人,也许并没有注意到——我们为之惊叹的,我们正置身其中。

006bSrEBjw1f5jzwqdgxuj30jg0jgwhc

【从底部往上看(by 小姬)】

脚下是圈梁和支柱,前下方正对反射面和馈源舱,而身后,6座最高达168米的支撑塔像是卫士一般将我们保护起来。我们正置身于这只500米口径的宇宙巨耳的耳廓,俯瞰它在破云而出的阳光下熠熠生光的模样。

006bSrEBjw1f5jzxhw8qmj30jg0jg443

【圈梁和吊车(by 糖匪)】

006bSrEBjw1f5jzyvqwk9j30jg0jg7aw

【圈梁(by 糖匪)】

006bSrEBjw1f5k097bv6vj30jg0jgjwp

【支撑塔细节(by 糖匪)】

那时,我并不知道还有另一种亲近FAST的途径。

向下。

从巨锅的边缘下来,顺着场道一路盘旋而下,紧贴“大锅”的外壁,直达“锅”底。

006bSrEBjw1f5k00q2aaij30jg0jgjz9

【正走向“锅”底的主编的背影(by 小姬)】

一路上,上万根钢索和成千个反射单元组成的球冠型索膜结构遮蔽大半边天空,投下淡淡的阴影和凉意。抬头看,发现原来反射面板的材质为多孔铝钛合金板,仰望时透过孔洞,隐约能看到上边的天空树影和山。山风穿过孔洞,风声如蜂鸣,神秘不可测。

这是巨耳在歌唱,伴随岩壁野生灌木丛中传来的蝉声。

设计反射面的工程师有他的道理。之所以选用多孔铝钛合金板,一是为了减少风负载;二是提高透光率,让反射面下能长草,避免水土流失。

在圈梁往下看,肉眼无法看见孔洞,只会奇怪为什么每块反射面板的颜色不一样。只有走到下面才明白,其实是看到了多孔铝钛合金板下面的地面。

006bSrEBjw1f5k1a05zk7j30dw0ihwl6

【多孔铝钛合金反射面板(by 小姬)】

006bSrEBjw1f5k01gwyn9j30jg0jgn0w

【安装成功,反射面板阳面(by 糖匪)】

往下走,看到的事物具象而真切。

与圈梁上俯瞰时获得的视觉印象全然不同。

在上面,人们会看到口径500米世界上最大的单口径望远镜,这个在未来10至20年将保持世界一流地位的科学大装置:它与号称“地面最大机器”的德国波恩100米望远镜相比,FAST灵敏度将提高约10倍;与被评为人类20世纪10大工程之首的美国Arecibo300米望远镜相比,其综合性能提高约10倍。

而在下面,人们无法看到望远镜的整体,却能通过近距离的接触,对望远镜各个部件有更为直观的了解。

比如,在上方俯瞰时觉得不比便携式音箱大多少的靶标(用来测量反射面板角度),走近看才发现原来有小灯塔那么大。

006bSrEBjw1f5k029yk6ij30jg0jgae1

【路途中的野花(by 糖匪)】

继续往下走。向下的路比想象的还要长。

这里原来是天然圆形洼地,有庄稼有村落有木瓦房。为了放下这口巨锅,村民搬去5公里外的天文镇上。工程人员又挖去90万方土石,修建了7公里的进场道路,才容下这只锅形巨耳。
终于到了锅底。

由6条钢索拉升悬吊,重达30吨的馈源舱正静静躺在那接受工作人员紧张的调试。

所谓馈源就是指望远镜用来接受宇宙信号的装置系统,馈源舱是用于安放这个系统。对于FAST这只锅型巨耳来说,馈源就是它的鼓膜,所有收集到的宇宙信号都将汇聚在这里。

006bSrEBjw1f5k02ns20wj30jg0eldjs

【馈源舱底部(by 小姬)】

虽然贵为地球上最大单口径射电望远镜,FAST的原理和锅式卫星天线大致相似,主要由反射信号的抛物面和接收信号的馈源舱组成。抛物面接收来的宇宙信号并反射聚焦到馈源舱,而馈源舱接收信号。

FAST每块反射面的背后都有钢索牵拉,可以随着天体的移动来调整瞬时抛物面的方向,馈源舱也要随之一同运动,采集反馈信息。而如何用钢索驱动实现馈源舱的大范围、高精度空间定位,是一个极具挑战性的技术难题,无先例可循。

FAST采用了光机电一体化技术,创新性地提出了轻型索支撑馈源平台,并使用并联机器人进行二次精调,实现高精度指向跟踪,这也是FAST的三大自主创新之一。通过卷扬机收放钢索,可以驱动馈源舱在一个距离地面高140米至180米、直径为207米的球冠面上运动,最大定位精度将小于10毫米。

006bSrEBjw1f5k1bzbhd3j30dw0ihn2x

【拉索(by 小姬)】

d98a8430e5052d72cfe54e2ecb46a047

【拉索(by 糖匪)】

在下面调试馈源舱的工程人员,绝大多数都是年轻人。在下面,他们不再是蝼蚁一般微小的身影。我可以清清楚楚地看见这些朝气蓬勃的脸,清澈坚定的眼神,长期野外作业锻炼出来的健壮体格,工作时不容懈怠严谨专注的神情。

以世界上最大的单口径射电望远镜为起点的路径,一条属于这地上。它将燃起人们心中的热望。

射电望远镜的观测虽然不受天气阴晴影响,但对无线电环境要求很高。调频电台、电视、手机以及其他无线电数据的传输都会对射电望远镜的观测造成干扰。射电核心区5公里之内属于电磁波宁静区,必须保持宁静,电磁环境不受干扰。距离FAST直线距离5公里的克度镇,刚好是在电磁波宁静区保护范围核心区的外围,也是前往FAST的必经之地。

006bSrEBjw1f5k0cmm7fgj30dw0dw42j

【电磁波宁静区的农户(by 糖匪)】

克度镇始建于元世祖至元二十八年(1291年),虽然贫困,但仍然保留下一些中华民族的传统文化。镇内仍存在着大量具有古代风格的木瓦房,传承数千年的农耕时代物件,如石臼、石磨、水撵、木制织布机和纺纱机。当地不少户人家门前都贴着对联。

例如“年难过没办法还得年年过人艰为奈何仍要人人为。横批:面对现实。”。

不久前,克度镇和中国其他山区的农业小镇一样,多数劳力都选择外出务工,剩下儿童老人。镇上的长途客运站大方向上只有两条长途线路,一条去往中国制造业基地珠江三角洲,一条去往长江三角洲,中国最大的外贸出口基地。

006bSrEBjw1f5k0cxczuzj30jg0elq5t

【客运站(by 韩松)】

好像是电视剧大反转,让这个小镇贫困的原因,也是FAST选择这里的部分原因:喀斯特地质无法留住水分不利于农作物,却因此确保雨水向地下渗透,不会在射电望远镜表面淤积,腐蚀和损坏望远镜;没有大型工业,住家很少,当年FAST考察选址时有些人家甚至连电都没有,使得电磁波静默的实行简单可行。现在,这个只有一条主街的小镇,不到早晨七点,就充斥着工程车辆的喇叭声。路边除了天文宾馆,还可以看到天文杂货铺,天文修理铺等以天文为名字的商铺。尽管走上不到五百米就有三家宾馆,仍有不少酒店在建设中。

宾馆前台服务生可能还没成年,尽管一个晚上因为各种事被叫到四楼(酒店没有电梯),也不会嫌弃客人多事,再次见到时反而更加亲热。

走在路上腾不出手打开垃圾箱,会有附近的店主跑出来默默帮你。

这并不是一个桃花源的故事。只是这个小镇被FAST的出现而唤醒了。镇上的人们期待着。现在FAST只是刚刚完工,等到正式投入使用,那么会给这个小镇乃至整个平塘县带来更多的机会和活力。

以世界上最大的单口径射电望远镜为起点的路径,一条属于天上。

FAST整体工程费用将近11亿,它的建设指挥部只是两层工地简易板房。多雨的山区,除了要应对自然条件的艰苦,工程实施的困难,更要直面长年累月与亲人好友分离的状态。

006bSrEBjw1f5k0g1ksyaj30jg0elgqc 006bSrEBjw1f5k0hhr5n7j30jg0jgtdc

【在临时板房居住的守护FAST的神兽,年轻科学家还根据他的选择判断最近欧洲杯输赢。(by 小姬)】

在过去的夜晚,想象着FAST扬起反射面板,以肉眼无法察觉的微小倾斜捕捉到宇宙深处微弱的呓语,是不是会给这些建设者们带来慰藉,增添力量。然而有一点可以知道,无论是FAST的建设者,还是使用它的射电天文研究人员,他们要走的道路属于天上。

006bSrEBjw1f5k0hhr5n7j30jg0jgtdc

【馈源舱(by 糖匪)】

他们建设,他们聆听,他们将会失望,焦虑,并在焦虑中继续等待和寻找,从宇宙白噪音中分辨出有意义有规律的无线电信号,如同从暴风雨中分辨出蝉鸣。

还有一种可能,人类尚未能排除。如科幻作家刘慈欣所说:“很可能宇宙十分喧闹,到处都是文明。他们不用电磁波通讯,他们更可能用引力波来通讯。大家在用另一种方式说话。”

006bSrEBjw1f5k0hst2i5j30jg0jg0y4

【无限嵌套的大刘(by 小姬)】

006bSrEBjw1f5k0i6dafcj30jg0jggpp

【大刘和馈源舱总师姚蕊,这里的年轻人几乎都是大刘粉丝(by 小姬)】

如果这样的话,人类将发明其他媒介的射电望远镜,比如中微子或者引力波。

即使这样,FAST也不会就此气馁,对宇宙追根究底的执着将让它继续竖起锅形巨耳,FAST有着超高灵敏度。以FAST很高的敏锐度,它得到的观测数据将不仅能让我们更好地了解陌生的天文现象,例如脉冲星和黑洞,还能看到早期星系的摇篮,以及在星系诞生前就已经形成的氢气网,宇宙遥远的过去。

科幻大家詹姆斯∙冈恩曾经借他小说的主人公之口说过:“我们知道,宇宙中还存在着其他智慧生物,仅仅这点就会给予我们巨大的勇气和力量。”而现在,FAST这只巨耳不单要倾听其他智慧生物的信号,更是要追溯到宇宙遥远的过去。未来的某一天,当一个有意义的信号隔着无数的行星,穿过广漠的距离,落入FAST竖起的耳朵,人类是否已经做好准备?

006bSrEBjw1f5k0ismtekj30dw0ihq4o

【白日焰火,现场燃起的烟花(by 小姬)】

关于

摄影:糖匪、小姬、韩松
责编:糖匪
作者:糖匪,素人幻想师,不存在日报主编。生于404 not found。好奇心强烈,热爱捕捉与被捕捉。作品有《八月风灯》《面孔》《看见鲸鱼座的人》。

1234.pic

本文首发自微信公众号“不存在”,扫描二维码即可关注。(微信号:non-exist-FAA)

《不存在日报》是一个关注未来与科技的媒体,为你提供来自不同宇宙和时间线的新闻或故事。

这些文字关于未来生活的方方面面,有的可能来自你所处的时间,有的不是。小心分辨,跟紧我们。

因为,我们的指导单位是:未来事务管理局。

0
相关文章

5 Responses to “FAST,群山中竖起地球巨耳”

  1. 让其他人见鬼去吧说道:

    看到这个小镇因为fast工程开始发展,心里总有点担心。将来会不会发展的影响了这个望远镜的工作啊

  2. alb11p说道:

    射电望远镜是眼还是耳?该望远镜只是面积大了,探索收集分析技术上有啥新意吗?

  3. 夜观星象9说道:

    科研就是要用钱砸的,没有数据,难道拍脑袋出理论。有些人什么事情都要出来冷嘲热讽几下,抱歉这里不是网易。

  4. 凡非法说道:

    很美很壮观,

  5. 深渊舞者说道:

    人类不会永远在地球上,当其它国家纷纷开始太空探索时,难道中国还要继续埋头于土地吗?已经错过了大航海时代,不能再错过宇宙时代了。